TCP/IP网络编程-4～5章学习笔记

阳光穿透心脏的1/2处 2022-10-01 05:52 90阅读 0赞

### 前置C语言小知识点 ###

stdin，stdout，stderr

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th>名称</th> 
   <th>全称</th> 
   <th>含义</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>stdin</td> 
   <td>standard input</td> 
   <td>标准输入流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>stdout</td> 
   <td>standard out</td> 
   <td>标准输出流</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>stderr</td> 
   <td>standard error</td> 
   <td>标准错误输出</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

我们来看下面几个函数

#include <stdio.h>
    
    #define BUF_SIZE 5
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        char message[BUF_SIZE];
    
        fputs("请向输入流一个字符串:", stdout); //printf
        fgets(message, BUF_SIZE, stdin); //scanf
        fputs(message,stderr); //output: message
    }
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> 上面我们使用到了stdout、 stdin, 并且最后还写入到 stderr流, 输出到了控制台.

> stdout和stderr都能输出到控制台, 除了语义上区别外, stderr是没有缓冲的，他立即输出，而stdout默认是行缓冲，也就是它遇到‘\\n’，才向外输出内容，如果你想stdout也实时输出内容，那就在输出语句后加上fflush（stdout），这样就能达到实时输出的效果

fputs、fgets指定到流的操作(文件流), 对应的直接输入输出还有 puts、gets,这里不再推荐使用puts、gets了, 他们之间也有区别

gets()丢弃输入中的换行符，但是puts()在输出中添加换行符。另一方面，fgets()保留输入中的换行符，fputs()不在输出中添加换行符，因此，puts()应与gets()配对使用，fputs()应与fgets()配对使用。

### 编码实践 echo 小案例 ###

echo\_server.c

#include <stdio.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define BUF_SIZE 5
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        char message[BUF_SIZE];
        int str_len, i;
    
        struct sockaddr_in serv_addr, clnt_addr;
    
        int serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (serv_sock == -1)
        {
            printf("socket() error");
            exit(1);
        }
    
        memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
        serv_addr.sin_family = AF_INET;
        serv_addr.sin_addr.s_addr = htonl(INADDR_ANY);
        serv_addr.sin_port = htons(9600);
    
        if (bind(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
        {
            printf("bind() error");
            exit(1);
        }
    
        if (listen(serv_sock, 5) == 1)
        {
            printf("listen() error");
            exit(1);
        }
    
        int clnt_addr_sz = sizeof(clnt_addr);
        for (i = 0; i < 5; i++)
        {
            int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr *)&clnt_addr, &clnt_addr_sz);
            if (clnt_sock == -1)
            {
                printf("accept() error");
                exit(1);
            }
    
            while (str_len = read(clnt_sock, message, BUF_SIZE) > 0)
            {
                write(clnt_sock, message, str_len);
            }
    
            close(clnt_sock);
        }
    
        close(serv_sock);
        return 0;
    }
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echo\_client.c

#include <stdio.h>
    #include <string.h>
    #include <sys/socket.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    #define BUF_SIZE 5
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        char message[BUF_SIZE];
        int str_len, i;
    
        struct sockaddr_in serv_addr, clnt_addr;
    
        int serv_sock = socket(PF_INET, SOCK_STREAM, 0);
        if (serv_sock == -1)
        {
            printf("socket() error");
            exit(1);
        }
    
        memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr));
        serv_addr.sin_family = AF_INET;
        serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1");
        serv_addr.sin_port = htons(9600);
    
        if (connect(serv_sock, (struct sockaddr *)&serv_addr, sizeof(serv_addr)) == -1)
        {
            printf("connect() error");
            exit(1);
        }
    
        while (1)
        {
            fputs("请输入您的信息,按Q键退出\n", stdout);
            fgets(message, 1024, stdin);
    
            //因为fgets会保留输入中换行符,故判断加\n
            if (!strcmp(message, "q\n") || !strcmp(message, "Q\n"))
            {
                break;
            }
            
            write(serv_sock, message, sizeof(message));
            read(serv_sock, message, BUF_SIZE - 1);
            printf("Message from server: %s\n", message);
        }
    
        close(serv_sock);
        return 0;
    }
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> 上面代码简单完成了 echo 的操作(我们输入什么,服务端返回什么)

我们发现当数据超过5个字符时候(\\n也默认为一个字符), 将会截断发送, 我们可以使用下面方式。

str_len = write(serv_sock, message, strlen(message));
    
    recv_len = 0;
    while (recv_len < str_len)
    {
        recv_cnt = read(serv_sock, &message[recv_len], BUF_SIZE - 1);
        if (recv_cnt == -1)
        {
            printf("read() error");
            exit(1);
        }
        recv_len += recv_cnt;
    }
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> 上面将是循环接收数据, 直到接收完毕退出循环体

### gethostbyname 函数 根据域名获取IP地址 ###

#include <stdio.h>
    #include <netdb.h>
    #include <arpa/inet.h>
    
    int main(int argc, char *argv[])
    {
        struct hostent *host;
    
        host = gethostbyname("www.xueba100.com");
    
        printf("h_name=%s\n", host->h_name);
        printf("h_addrtype=%d\n", host->h_addrtype);
    
        int i;
        for (i = 0; host->h_addr_list[i]; i++)
        {   
            //将IP指针转换为 in_addr 结构体, 再调用inet_ntoa转换为字符串形式
            printf("Ip addr: %s\n", inet_ntoa(*(struct in_addr *)host->h_addr_list[i]));
        }
    }
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### setsockopt 设置socket选项 ###

这里举例说明 设置 SO\_REUSEADDR 选项

当我们主动关闭服务端时候, 将会产生TIME\_OUT, 这样会导致端口地址无法重用,规范中规定等待 2MSL 时间才可以使用。 我们可以使用 setsockopt 设置地址重用。

socklen_t option;
    int optlen = sizeof(option);
    option = 1;
    setsockopt(serv_sock, SOL_SOCKET, SO_REUSEADDR, (void *)&option, optlen);
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> 与之对应的 getscokopt 函数, 获取选项

### Nagle 算法 ###

只有收到前一数据的 ACK 消息时, Nagle 算法才发送下一数据。

TCP 套接字默认使用的 Nagle 算法交换数据, 因此最大限度地进行缓冲, 直到收到 ACK。

如果不使用 Nagle 无需等待 ACK 的前提下连续传输, 大大提高传输速度.

使用 Nagle 交互图

> 把图画残了。。。

> 当我们传输大文件, 注重传输速度时候可以禁用 Nagle 算法, 如果考虑到传输内容很小, 头部信息就有可能几十个字节, 可以使用 Nagle 算法, 减少网络传输次数。

禁用 Nagle 算法

socklen_t option;
    int optlen = sizeof(option);
    option = 1;
    setsockopt(serv_sock, IPPROTO_TCP, TCP_NODELAY, (void *)&option, optlen);
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